Технологический процесс как объект автоматизации

Технологический процесс представляет собой совокупность операций по обработке или превращению сырья, реализованных на специальном оборудовании с целью получения продукта с заданными потребительскими свойствами. При этом имеется возможность влиять на процесс протекания переработки с помощью изменения количества вещества или энергии в технологическом аппарате. При этом различают объект управления -аппарат (совокупность аппаратов), оборудование или производственная система, качественные и количественные характеристики которых (выходные параметры) могут изменяться во времени под воздействием входных воздействий.К входным воздействиям относят возмущающие воздействия Z и регулирующие воздействия Xр Возмущения – самопроизвольно изменяющиеся параметры. Различают внутренние и внешние возмущения. Внутренние – возникают внутри объекта следствие изменения параметров оборудования: образование накипи, разрушение футеровки, засорение трубопроводов. Внешние – поступают в объект извне. Они наиболее опасны, т.к. их амплитуда и направление действия непредсказуемы и, кроме того, они могут изменяться с высокой скоростью, что значительно усложняет управление. Одним из существенных возмущений является изменение нагрузки объекта. Под нагрузкой объекта понимают количество вещества (или энергии), которое проходит через объект в единицу времени. Так, нагрузкой резервуара является расход протекающей через него жидкости, нагрузкой теплообменника – количество тепла, передаваемого в единицу времени oт более нагретого вещества к более холодному и т.д. Регулирующее воздействие – целенаправленное изменение входных материальных или тепловых потоков с целью поддержания выходных параметров на заданном уровне или изменения их по некоторому закону с целью обеспечения оптимального технологического режима. Число входных величин объекта обычно превышает число выходных. Классификация объектов проводится по ряду признаков.

1)Одномерные объекты имеют одну выходную величину и описываются одним уравнением статики и одним уравнением динамики. Примером одномерного объекта может служить резервуар для жидкости, входными величинами которого являются приход F_nр и расход F_p жидкости, а выходной величиной —уровень жидкости L.

Многомерные объекты содержат по две, три и более выходных величин. При этом если величины не связаны друг с другом их наз независимыми, а если связаны-взаимозависимы.2)Объекты с сосредоточенными параметрами – объекты, у которых величины имеют одно числовое значение в данный момент времени во всех точках пространства(давление газа в аппарате).Объекты с распределенными параметрами – объекты, регулируемые величины которых имеют разные числовые значения в различных точках объекта в данный момент времени.3)Порядок объекта управления. Он характеризует порядок или степень диф уравнения с помощью которого описывается связь между входными и выходными величинами.В зависимости от вида дифференциального уравнения динамики реального объекта химической технологии различают объекты первого, второго и высших порядков. Свойства объекта управления:1. Самовыравнивание - свойство объекта самостоятельно устанавливаться в равновесное состояние после изменения входной величины. Самовыравнивание характеризует устойчивость объекта.Количественно эта характеристика определяется степенью самовыравнивания ρ, под которой понимаютотношение изменения входной величины объекта (х, z) к изменению выходной величины по достижении объектом равновесного состояния у_∞: .Чем больше степень самовыравнивания, тем меньше отклонение выходной величины от первоначального положения.2. Емкость объекта – степень влияния входной величины на скорость изменения выходной.Под емкостью понимают такое изменение входной величины, которое приводит к изменению его выходной величины на единицу за единичный отрезок времени: .3. Запаздывание выражается в том, что его выходная величина начинает изменяться не сразу после нанесения возмущения, а только через некоторый промежуток времени τ, называемый временем запаздывания. Свойства объектов по-разному влияют на структуру системы управления и параметры регуляторов. Одни облегчают задачу, другие, наоборот, усложняют.